Устройство для определения свойств горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при инженерно-геологических испытаниях и в строительстве. Устройство для определения свойств горных пород включает размещенные в корпусе подпружиненный ударник и зонд с коническим наконечником, установленную на корпусе муфту для регулировки положения зонда, указатель глубины его погружения с измерительной шкалой и смонтированную на корпусе рукоятку. Кроме того, устройство снабжено встроенным в корпус и перемещающимся от винта упором со стопором, взаимодействующим с кремальерой, установленной на ударнике, и курком для перемещения и фиксации стопора упора, при этом ударник непосредственно соединен с зондом. Устройство позволяет повысить точность и увеличить производительность, а также расширить диапазон испытываемых пород до весьма крепкой категории за счет плавной регулировки энергии удара, оперативного определения глубины внедрения индентора в породу и исключить потери энергии путем непосредственного взаимодействия наконечника с породой. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для определения прочностных свойств горных пород, и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях и в строительстве.

Известно устройство для динамической пенетрации грунтов, включающее корпус с рукояткой, штангу с наконечником и измерительные приспособления [1].

Недостатками устройства являются низкая точность измерений прочностных свойств грунтов, а также невозможность исследования скальных пород высокой прочности.

Известно также устройство для динамической пенетрации грунтов, включающее корпус из соосно расположенных, соединенных муфтой полых штанг, одна из которых выполнена с продольным пазом, основание с выступом, подпружиненный ударник и зонд с коническим наконечником [2].

Недостатком этого известного устройства является невозможность регулирования энергии удара, оперативного определения глубины погружения наконечника зонда, а также ограничения диапазона измерения грунтов и пород, различающихся по прочности, снижающего производительность работы устройства в произвольном пространственном положении.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для динамической пенетрации грунтов, включающее корпус из соосно расположенных, соединенных муфтой полых штанг, одна из которых выполнена с продольным пазом, основание с выступом, подпружиненный ударник и зонд с коническим наконечником, снабженный указателем глубин погружения, одна из полых штанг снабжена указателем угла наклона и втулкой с амортизатором, а подпружиненный ударник выполнен с рядом последовательно расположенных проточек, корпус снабжен упором и рукояткой [3].

Недостатками этого известного устройства являются невозможность плавного регулирования энергии удара, определения свойств крепких горных пород, малая точность измерения глубины внедрения зонда в породу, наличие потерь энергии при передаче ее через зонд, что искажает результаты, невозможность регистрации отскока индентора от породы.

Задача изобретения - повышение точности измерений, а также расширение диапазона прочности исследуемых пород до весьма крепких, исключение потерь энергии при ударе и регистрация отскока индектора от породы.

Задача решается тем, что устройство для определения свойств горных пород, включающее выполненный в виде полой штанги корпус, с размещенными в нем подпружиненным ударником и зондом с коническим наконечником, установленную на корпусе муфту для регулировки зонда, указатель глубины погружения зонда с измерительной шкалой и смонтированную на корпусе рукоятку, снабжено встроенным в корпус и перемещающимся от винта упором со стопором, взаимодействующим с кремальерой, установленной на ударнике, и курком для перемещения и фиксации стопора упора, при этом ударник непосредственно соединен с зондом.

Рабочая пружина может иметь меньшую длину, чем ход ударника.

Кроме того, устройство может быть снабжено указателем величины отскока ударника с измерительной шкалой.

Зонд может быть выполнен съемным, а наконечник - в виде конуса, усеченного конуса или пики.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Устройство содержит корпус, состоящий из полой штанги 1 и присоединенных к ней болтами 2 двух параллельно расположенных пластин 3. В штанге размещается ударник 4, зонд с коническим наконечником (индентором) 5, кремальерой 6, упором 7, пружиной 8. Между пластинами размещены трещотка 9 и стопор 10. Кроме того, устройство содержит винт 11, указатель 12 глубины погружения зонда, индикатор 13 часового типа, указатель 14 величины отскока ударника и шкалы 15, 16, рукоятку 17, рычаг 18 взвода пружины, муфту 19 и курок 20.

Устройство работает следующим образом.

На зачищенный участок исследуемой горной породы перпендикулярно его плоскости устанавливают основание устройства. Используя шкалы 15, 16, вращением муфты 19 выводят конец индентора 5 до контакта с горной породой. После этого, совершая возвратно-поступательное движение, рычагом 18 взводят ударник 4 до энергии, определяемой методикой испытаний для исследуемой породы. Контроль величины энергии удара осуществляется по количеству щелчков трещотки 9. Каждый щелчок соответствует сжатию пружины на величину шага зубьев кремальеры.

Если по условиям опыта в соответствии с методикой необходима энергия удара, соответствующая промежуточному положению ударника между щелчками внутри шага зубьев кремальеры, то при вращении винта 11 стопор перемещается на нужную величину. Нажатием на курок 20 освобождают подпружиненный ударник 4 из зацепления, и он после полного растяжения пружины движется по инерции с заданным усилием, ударяет индентором по породе, внедряя его на определенную глубину.

Величина погружения индентора в горную породу определяется в зависимости от вида испытаний, предусмотренной методикой, по шкале 15 для слабых пород и индикатором 13 часового типа для крепких пород, а остаток ударника от породы измеряется по шкале 16.

После взаимодействия индентора с породой ударник возвращается в исходное положение, соответствующее невзведенному состоянию.

Вращением муфты 19 устанавливают ее край по шкале 15 в нулевое положение, затем выводят в нулевое положение шкалу 16 или шкалу индикатора часового типа в зависимости от рода испытаний, предусмотренных методикой.

После этого производят взвод ударника до требуемой энергии удара и производят последующие внедрение индентора в породу. Цикл повторяется.

Формула изобретения

1. Устройство для определения свойств горных пород, включающее выполненный в виде полой штанги корпус с размещенными в нем подпружиненным ударником и зондом с коническим наконечником, установленную на корпусе муфту для регулировки положения зонда, указатель глубины погружения зонда с измерительной шкалой и смонтированную на корпусе рукоятку, отличающееся тем, что оно снабжено встроенным в корпус и перемещающимися от винта упором со стопором, взаимодействующим с кремальерой, установленной на ударнике, и курком для перемещения и фиксации стопора упора, при этом ударник непосредственно соединен с зондом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рабочая пружина имеет меньшую длину, чем ход ударника.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено указателем величины отскока ударника с измерительной шкалой.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зонд выполнен съемным, а наконечник - в виде конуса, усеченного конуса или пики.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2